第17章 能源和可持续发展

第17章《能源和可持续发展》
一、能源家族
1、能源：凡是能提供的物质资源，都可以叫做能源。

2、按能源产生的方式可分为和。

（1）一次能源：可以从自然界直接获取的能源，如煤、石油、天然气、水能、太阳能、地热能、核能。

（2）二次能源：无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源，如电能。

3、按能源是否可再生，可分为和。

（1）不可再生能源：越用越少，不可能在短期内从自然界得到补充的能源，如化石能源、核能。

（2）可再生能源：可以从自然界源源不断地得到的能源，如水能、风能、太阳能、生物质能。

二、核能
1、原子和原子核
（1）原子的组成：原子是由组成的。

（2）原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的。

2、核能获得的途径：原子核的和原子核的。

3、核能是再生能源。

4、核电站
（1）利用核能发电的电站叫做核电站，目前人类已经建造的核电站是利用重核的变释放的能量发电的。

（2）核电站的主要组成包括核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。

其中在核反应堆所进行的核链式反应是加以控制的。

（3）核电站具有消耗燃料少、运输少、成本低、功率大的特点，但需要防止放射性物质泄漏，避免放射性污染，确保安全。

5、原子弹和核电站都是利用核变释放能量。

氢弹是利用核变释放能量。

三、太阳能
1、太阳能是人类能量的宝库，如化石能源，从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能；地球上的风能、水能、生物能等都是来源与太阳。

2、直接利用太阳能的方式有两种：一种是利用把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把能转化为能。

3、优点：（1）能量巨大；（2）供应时间长久；（3）分布广阔；（4）无需开采，运输安全；
（5）无污染。

4、缺点：（1）存在分散；（2）太阳能的功率变化大，不稳定，给正常连续使用造成困难；
（3）转化效率低；（4）转化系统造价过高。

四、能源革命和可持续发展
1、能源革命
人类历史上，能量转化技术在不断地进步，这就是能源革命。

（1）由于的出现，人类实现了从利用自然火到利用人工火的转变，导致了以柴薪作为主要能源的时代的到来，这就是人类的第一次能源革命。

（2）使人类以机械大规模代替人力和畜力，人类的主要能源有柴薪向煤、石油、天然气等化石能源转化，这就是人类的第二次能源革命。

（3）20世纪40年代，物理学家发明了可以控制核能释放的装置-----核反应堆，拉开了以为代表的第三次能源革命的序幕。

2、能量转移和转化的方向性
能量的转化、能量的转移都是有的。

3、节约能源
解决能源问题的主要出路----提高能源的，开发和利用特别是开发利用核能和太阳能。

4、能源消耗对环境的影响
（1）环境污染：燃料燃烧过程中会产生有害气体，燃烧的不完全燃烧还会产生大量的粉尘，这些都会污染大气，危害人体健康，影响植物正常生长。

（2）环境影响：水土流失，土地沙漠化。

（3）环境保护的主要措施：
①改进燃料设备，尽量使燃料充分燃烧；加装消烟装置，减少烟尘排放量。

②开发利用污染小的新能源，如太阳能、风能等。

5、未来的理想能源应满足以下四个条件：
（1）必须足够丰富，可以保证多数人使用；
（2）必须足够便宜，可以保证多数人用得起；
（3）相关技术必须成熟；
（4）必须足够安全、清洁，可以保证不会严重影响环境。

《知识巩固》
一、选择题
1、下列各种能源中，属于不可再生能源的是（）
A、潮汐能
B、石油
C、风能
D、太阳能
2、下列能源中，属于可再生能源的是（）
A、煤
B、石油
C、天然气
D、风能
3、下列关于能源的说法中正确的是（）
A、煤、石油是当今人类利用的主要能源，它们是可再生能源
B、天然气是一种清洁的能源，人类可以无尽地开发利用
C、如果大量利用太阳能，可使太阳能在短期内消耗殆尽
D、水能和风能可以从自然界里得到，是可再生能源
4、下列有关“能源”的“节能减排”的说法中，你认为不正确的是（）
A、石油是不可再生能源
B、提倡使用环保购物袋，减少塑料垃圾
C、提倡城市亮丽工程，通宵亮灯，美好城市
D、提倡多步行，多骑自行车，少开家庭轿车
5、随着生活水平的提高，家庭厨房使用的能源发生了极大的变化，朝着低碳、环保、可再生的方向发展，下列属于不可再生能源的是（）
A、火柴
B、煤炭
C、沼气
D、太阳能
二、填空题
6、化石能源、电能、水能和太阳能四种能源中，属于当今被人类利用的新能源的是。

7、贵港火电厂位于郁江边上，它在使用煤发电的过程中，能量转化是化学能能能
电能。

8、在利用太阳能、风能、煤和电能时，其中对环境污染最厉害的是。

9、绿色植物通过光合作用将太阳能转化成能。

为开发新能源，人类已能够把油菜子、蓖麻、大豆等农作物加工转化成“生物燃料”，“生物燃料”属于（填“可再生”或“不可再生”）能源。

10、太阳能热水器是把太阳能转化为能的装置。

像太阳能这种可以从自然界直接获取的能源，称为一次能源，请再举一个属于一次能源的例子：。

11、目前人们直接利用太阳能的常见装置有两种，一种是太阳能热水器，另一种是太阳能电池，它们利用太阳能的方式不同，前一种是能量的，后一种是能量的。

（填“转移”或“转化”）
12、获取核能的方式有核裂变和。

请举出利用核裂变方式获取核能的一个实例：。

13、人类开发和利用新能源是现代社会发展面临的重要课题。

以下列出的几种能源：①煤，②风能，
③太阳能，④石油，属于不可再生能源的是；属于清洁能源的是。

（填序号）
14、在上海世博会期间处处都体现出低碳的理念，其中在公共交通上运用的电瓶车，实现了碳的零排放，它在充电过程中是将能转化为能。

16、2010年上海世博会引起了“低碳”的生活理念，世博园的建造堪称践行“低碳环保”的典范。

太阳能发电系统在上海世博园大面积使用，中国馆和主题两馆每天的发电量可达7.8×103kW·h，若这些能量通过完全燃烧热值为3.4×107J/㎏的标准煤来提供，在不计热散失的情况下，需要标准煤约㎏。

据资料统计，每燃烧1㎏标准煤约有2.5㎏的二氧化碳排出，那么，两馆由于使用太阳能发电，每天可减少排放二氧化碳约㎏（取整数便可）。

三、计算题
17、因冬天日照时间短，太阳能热水器加热的水达不到所需的温度，人们就研制太阳能、电能两用热水器，如图所示是王强家新安装的这类两用热水器，其容量为100L，电热管上标有“220V 2000W”的字样。

（1）该热水器装满水，用太阳能加热，水温从早上的20℃上升到傍晚的40℃，水共吸收了多少热量？要产生这么多热量至少要完全燃烧多少千克干木柴？[ 1L=10-3m3，ρ木=1.2×107J/kg，C水= 4.2×103J/(kg·℃) ]
（2）某天晚上王强发现没有热水，在装满20℃的冷水后，单独用电加热80分钟，水温才上升到40℃，该热水器的效率是多少？
18、如图是一种电能辅助式太阳能热水器，晴天时接收太阳能的真空镀膜管每小时能将 2.1×106J 的太阳能转化为水的内能，电热管上标有“220V 1500W”。

（1）晴天时用太阳能加热，一天以lOh计算，可以将100kg、初温为20℃的水加热到多高的温度？[ 水的比热容C=4.2×103J/（kg•℃）]
（2）阴雨天时用电加热，如果消耗的电能全部转化为水的内能，热水器在额定电压下工作，将上述同样质量的初温相同的水加热到同样的温度需要多长的时间？
（3）请你说说利用太阳能有什么优点。